CN114384807B - 一种水空跨越飞行器模型出入水控制方法 - Google Patents
一种水空跨越飞行器模型出入水控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于水空跨越飞行器研制技术领域,公开了一种水空跨越飞行器模型出入水控制方法。本发明的水空跨越飞行器模型出入水控制方法通过控制液压马达的旋转方向,实现飞行器模型沿出入水轨道从空气进入水中或从水中进入空气。通过液压马达闭环转角控制,实现飞行器模型在出入水轨道上的准确定位。通过闭环控制液压马达转速,使之按照设定转速运行,实现飞行器模型的匀速入水或匀速出水。在飞行器模型跨越水面前后,通过将液压马达从闭环转速控制模式切换为开环力矩控制模式,并使液压马达输出零力矩,实现飞行器模型的自由入水或自由出水。本发明的水空跨越飞行器模型出入水控制方法为水空跨越飞行器研制提供了技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于水空跨越飞行器研制技术领域,具体涉及一种水空跨越飞行器模型出入水控制方法。
背景技术
水空跨越飞行器是可在空中飞行和水下潜航的新概念飞行器,兼有飞行器的速度和潜航器的隐蔽性,具有高效突防打击能力和多任务能力。由于空气和水的物理性质有着很大的差别,研究水空介质过渡过程成为水空跨越飞行器研制的一项关键技术。
某飞行器模型出入水装置,是一种模拟水空跨越飞行器冲击入水(从空气进入水中)和冲击出水(从水中进入空气)运动过程的试验设备。飞行器模型固定在该飞行器模型出入水装置上,被其牵引带动,从空气进入水中时,涉及匀速入水和自由入水两种工况;从水中进入空气时,涉及匀速出水和自由出水两种工况。在匀速入水和匀速出水工况中,飞行器模型本体在跨越水面时保持匀速;在自由入水和自由出水工况中,飞行器模型本体在跨越水面时处于自由状态。
为模拟水空跨越飞行器匀速入水、匀速出水、自由入水和自由出水过程,基于已构建的某飞行器模型出入水装置,发展一种水空跨越飞行器模型出入水控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水空跨越飞行器模型出入水控制方法。
本发明的水空跨越飞行器模型出入水控制方法,其特点是,所述的控制方法基于专用的飞行器模型出入水装置;所述的飞行器模型出入水装置的水槽轨道固定在试验水槽两侧池壁顶部;水槽轨道车、前导向车在水槽轨道上水平移动,到位后固定锁紧在水槽轨道上;出入水轨道的中段设置有若干个支撑铰点,每个试验工况有一个支撑铰点与水槽轨道车的首部相连;伺服油缸的伸出侧端部通过铰点与出入水轨道尾部相连;固定支杆的一端固定安装在出入水轨道靠近下端的位置上,固定支杆的另一端装卡在前导向车的竖直轨道内滑动;出入水轨道上端安装主动轮,下端安装从动轮;同步带张紧在主动轮和从动轮上,同步带与带轮之间齿啮合;模型车固定安装在同步带上,飞行器模型固定安装在模型车上;1#液压马达、2#液压马达同轴安装在出入水轨道上端的主动轮两侧;液压油源系统分别通过伺服油缸进/回油管路、1#液压马达进/回油管路、2#液压马达进/回油管路与伺服油缸、1#液压马达、2#液压马达相连;逻辑运动控制器通过伺服油缸控制/反馈电缆与伺服油缸相连,通过专用总线电缆与液压马达控制器相连;液压马达控制器分别通过1#液压马达控制/反馈电缆、2#液压马达控制/反馈电缆、1#液压马达编码器反馈电缆、2#液压马达编码器反馈电缆与1#液压马达、2#液压马达、1#液压马达编码器、2#液压马达编码器相连;逻辑运动控制器通过1#液压马达编码器分路反馈电缆与1#液压马达编码器相连,通过油源控制/反馈电缆与液压油源系统相连;伺服油缸驱动出入水轨道绕支撑铰点转动,实现出入水轨道的变角度运动;1#液压马达、2#液压马达同步、变速驱动主动轮,从动轮随动,拖动同步带携模型车运动,实现飞行器模型沿出入水轨道单侧变速运动;逻辑运动控制器、液压马达控制器配合实现对液压油源系统、伺服油缸、1#液压马达和2#液压马达的运行控制,并监测液压油源系统、伺服油缸、1#液压马达和2#液压马达的运行状态和信息;
所述的水空跨越飞行器模型出入水控制方法,包括以下步骤:
S100.选择出入水轨道的支撑铰点,确定出入水轨道的角度;
根据试验工况要求,选择出入水轨道的支撑铰点,控制伺服油缸作伸出/缩回运动,实现出入水轨道角度预置和精确定位,同时确保出入水轨道在水面上下的长度基本相等;
S200.锁紧水槽轨道车和前导向车;
将水槽轨道车、前导向车固定锁紧在水槽轨道上;
S300.在模型车上安装飞行器模型并完成飞行器模型姿态预置;
S400.模型车运动至出入水轨道的最上端;
液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,将模型车运动至出入水轨道的最上端;
S500.选择飞行器模型的试验工况;
考察飞行器模型姿态,如果飞行器模型头部朝向主动轮,则执行步骤S600,如果飞行器模型头部朝向从动轮,则执行步骤S700;
S600.选择飞行器模型的出水试验控制方法;
如果飞行器模型进行匀速出水试验,则执行步骤S800,如果飞行器模型进行自由出水试验,则执行步骤S900;
S700.选择飞行器模型的入水试验控制方法;
如果飞行器模型进行匀速入水试验,则执行步骤S1000,如果飞行器模型进行自由入水试验,则执行步骤S1100;
S800.飞行器模型匀速出水;
S810.将液压马达控制器置于闭环转角控制模式;
S811.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,将模型车从出入水轨道的最上端移动至最下端;
S812.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,将模型车从出入水轨道的最下端向水面方向低速移动,通过1#液压马达的1#液压马达编码器精确记录飞行器模型尾部恰好完全出水时1#液压马达的位置;
S813.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,使模型车回到出入水轨道的最下端;
S820.将液压马达控制器从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S821.根据试验工况的飞行器模型匀速出水速度设定值,逻辑运动控制器计算1#液压马达和2#液压马达对应的匀转速设定值Ⅰ并向液压马达控制器发送匀转速设定值Ⅰ的转速控制指令信号;
S830.液压马达控制器接收到匀转速设定值Ⅰ的转速控制指令信号后,生成第一个转速指令曲线,公式如下:
(a)
式(a)中,为第一个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅰ,即第Ⅰ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,,优选;
在第一个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达和2#液压马达以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近匀转速设定值Ⅰ时,1#液压马达和2#液压马达的角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达和2#液压马达快速加速,同时降低转速过冲现象;
S840.液压马达控制器按照第一个转速指令曲线控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,从静止开始反转加速运行直至达到匀转速设定值Ⅰ,模型车带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部出水前达到飞行器模型匀速出水速度设定值并保持飞行器模型匀速出水速度设定值,直到飞行器模型尾部完全出水;
S850.逻辑运动控制器通过1#液压马达的1#液压马达编码器检测到飞行器模型尾部完全出水后,逻辑运动控制器向液压马达控制器发送零转速控制指令信号;
S860.液压马达控制器接收到零转速控制指令信号后,生成第二个转速指令曲线,公式如下:
(b)
式(b)中,为第二个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅰ,即第Ⅰ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,,优选;
在第二个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达和2#液压马达以角加速度设定值从匀转速设定值Ⅰ快速减速,在接近零转速时,1#液压马达和2#液压马达的角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达和2#液压马达的快速减速,同时降低转速过冲现象;
S870.液压马达控制器按照第二个转速指令曲线控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,反转减速运行直至转速降为零,模型车带动飞行器模型从匀速开始减速,在模型车到达出入水轨道上端之前,模型车停止运动;
S880.将液压马达控制器从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式;
S890.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,使模型车回到出入水轨道的最上端;
S900.飞行器模型自由出水;
S910.将液压马达控制器置于闭环转角控制模式;
S911.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,将模型车从出入水轨道的最上端移动至最下端;
S912.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,将模型车从出入水轨道的最下端向水面方向低速移动,通过1#液压马达的1#液压马达编码器精确记录飞行器模型尾部恰好完全出水时1#液压马达的位置;
S913.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,使模型车回到出入水轨道的最下端;
S920.将液压马达控制器从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S921.根据试验工况的飞行器模型自由出水速度设定值,逻辑运动控制器计算1#液压马达和2#液压马达对应的转速设定值Ⅱ并向液压马达控制器发送转速设定值Ⅱ的转速控制指令信号;
S930.液压马达控制器接收到转速设定值Ⅱ的转速控制指令信号后,生成第三个转速指令曲线,公式如下:
(c)
式(c)中,3为第三个转速指令,是时间的函数;为转速设定值Ⅱ,即第Ⅱ个转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,,优选;
在第三个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达和2#液压马达以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近转速设定值Ⅱ时,1#液压马达和2#液压马达角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达和2#液压马达快速加速,同时降低转速过冲现象;
S940.液压马达控制器按照第三个转速指令曲线控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,从静止开始反转加速运行直至达到转速设定值Ⅱ,模型车带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部出水前达到飞行器模型自由出水速度设定值并保持飞行器模型自由出水速度设定值,直到飞行器模型头部距水面还有0.5米距离;
S950.逻辑运动控制器通过1#液压马达编码器检测到飞行器模型头部距离水面还有0.5米时,逻辑运动控制器向液压马达控制器发送开环力矩控制模式指令,并同时发送零力矩控制指令信号;
S960.液压马达控制器接收到开环力矩控制模式指令和零力矩控制指令信号后,从闭环转速控制模式切换为开环力矩控制模式,生成第一个力矩指令曲线,第一个力矩指令曲线为常值零,不随时间改变,1#液压马达和2#液压马达以最大能力快速减小输出力矩;
液压马达控制器同步控制1#液压马达和2#液压马达逐渐卸载,使1#液压马达和2#液压马达的输出力矩在飞行器模型头部出水之前变为零并保持,直至飞行器模型尾部完全出水;
S970.逻辑运动控制器通过1#液压马达编码器检测到飞行器模型尾部完全出水后,向液压马达控制器发送闭环转速控制模式指令,并同时发送零转速控制指令信号;
S980.液压马达控制器接收到闭环转速控制模式指令和零转速控制指令信号后,将液压马达控制器从开环力矩控制模式切换为闭环转速控制模式,生成第四个转速指令曲线,第四个转速指令曲线为常值零,不随时间改变,1#液压马达和2#液压马达以最大能力快速减小输出转速;
液压马达控制器同步控制1#液压马达和2#液压马达反转减速运行直至转速降为零,带动飞行器模型减速,在模型车到达出入水轨道的最上端之前停止;
S990.将液压马达控制器从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式,液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,使模型车回到出入水轨道的最上端;
S1000.飞行器模型匀速入水;
S1010.将液压马达控制器置于闭环转角控制模式;
S1011.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,将模型车从出入水轨道的最上端向水面方向低速移动,通过1#液压马达的1#液压马达编码器精确记录飞行器模型尾部恰好完全入水时1#液压马达的位置;
S1012.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,使模型车回到出入水轨道的最上端;
S1020.将液压马达控制器从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S1021.根据试验工况的飞行器模型匀速入水速度设定值,逻辑运动控制器计算1#液压马达和2#液压马达对应的匀转速设定值Ⅲ,并向液压马达控制器发送匀转速设定值Ⅲ的转速控制指令信号;
S1030.液压马达控制器接收到匀转速设定值Ⅲ的转速控制指令信号后,生成第五个转速指令曲线,公式如下:
(d)
式(d)中,为第五个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅲ,即第Ⅲ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,,优选;
在第五个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达和2#液压马达以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近匀转速设定值Ⅲ时,1#液压马达和2#液压马达角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达和2#液压马达快速加速,同时降低转速过冲现象;
S1040.液压马达控制器按照第五个转速指令曲线控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,从静止开始正转加速运行直至达匀转速设定值Ⅲ,模型车带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部入水前达到飞行器模型匀速入水速度设定值并保持飞行器模型匀速入水速度设定值,直到飞行器模型尾部完全入水;
S1050.逻辑运动控制器通过1#液压马达的1#液压马达编码器检测到飞行器模型尾部完全入水后,逻辑运动控制器向液压马达控制器发送零转速控制指令信号;
S1060.液压马达控制器接收到零转速控制指令信号后,生成第六个转速指令曲线,公式如下:
(e)
式(e)中,为第六个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅲ,即第Ⅲ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,,优选;
在第六个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达和2#液压马达以角加速度设定值从匀转速设定值Ⅲ速快速减速,在接近零转速时,1#液压马达和2#液压马达角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达和2#液压马达的快速减速,同时降低转速过冲现象;
S1070.液压马达控制器按照第六个转速指令曲线控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,正转减速运行直至转速降为零,模型车带动飞行器模型从匀速开始减速,在模型车到达出入水轨道的最下端之前,模型车停止运动;
S1080.将液压马达控制器从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式;
S1090.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,使模型车回到出入水轨道的最上端;
S1100.飞行器模型自由入水;
S1110.将液压马达控制器置于闭环转角控制模式;
S1111.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,将模型车从出入水轨道的最上端向水面方向低速移动,通过1#液压马达的1#液压马达编码器精确记录飞行器模型尾部恰好完全入水时1#液压马达的位置;
S1112.液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,使模型车回到出入水轨道的最上端;
S1120.将液压马达控制器从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S1121.根据试验工况的飞行器模型自由入水速度设定值,逻辑运动控制器计算1#液压马达和2#液压马达对应的转速设定值Ⅳ,并向液压马达控制器发送转速设定值Ⅳ的转速控制指令信号;
S1130.液压马达控制器接收到转速设定值Ⅳ的转速控制指令信号后,生成第七个转速指令曲线,公式如下:
(f)
式(f)中,为第七个转速指令,是时间的函数;为转速设定值Ⅳ,第Ⅳ个转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达和2#液压马达所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,,优选;
在第七个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达和2#液压马达以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近转速设定值Ⅳ时,1#液压马达和2#液压马达角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达和2#液压马达快速加速,同时降低转速过冲现象;
S1140.液压马达控制器按照第七个转速指令曲线控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,从静止开始正转加速运行直至达到转速设定值Ⅳ,模型车带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部入水前达到飞行器模型自由入水速度设定值并保持飞行器模型自由入水速度设定值,直到飞行器模型头部距水面还有0.5米距离;
S1150.逻辑运动控制器通过1#液压马达编码器检测到飞行器模型头部距离水面还有0.5米时,逻辑运动控制器向液压马达控制器发送开环力矩控制模式指令,并同时发送零力矩控制指令信号;
S1160.液压马达控制器接收到开环力矩控制模式指令和零力矩控制指令信号后,从闭环转速控制模式切换为开环力矩控制模式,生成第二个力矩指令曲线,第二个力矩指令曲线也为常值零,不随时间改变,1#液压马达和2#液压马达以最大能力快速减小输出力矩;
液压马达控制器同步控制1#液压马达和2#液压马达逐渐卸载,使1#液压马达和2#液压马达的输出力矩在飞行器模型头部入水之前变为零并保持,直至飞行器模型尾部完全入水;
S1170.逻辑运动控制器通过1#液压马达编码器检测到飞行器模型尾部完全入水后,向液压马达控制器发送闭环转速控制模式指令,并同时发送零转速控制指令信号;
S1180.液压马达控制器接收到闭环转速控制模式指令和零转速控制指令信号后,将液压马达控制器从开环力矩控制模式切换为闭环转速控制模式,生成第八个转速指令曲线,第八个转速指令曲线也为常值零,不随时间改变,1#液压马达和2#液压马达以最大能力快速减小输出转速;
液压马达控制器同步控制1#液压马达和2#液压马达正转减速运行直至转速降为零,带动飞行器模型减速,在模型车到达出入水轨道的最下端之前停止;
S1190.将液压马达控制器从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式,液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,使模型车回到出入水轨道的最上端;
S1200.选择是否结束试验,若选择否,回到步骤S1300,若选择是,则试验结束;
S1300.选择是否改变出入水轨道的角度,若选择否,回到步骤S300,若选择是,则回到步骤S100。
进一步地,所述的闭环转角控制模式为,液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,实现1#液压马达和2#液压马达输出转角的闭环控制。
进一步地,所述的闭环转速控制模式为,液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,实现1#液压马达和2#液压马达输出转速的闭环控制。
进一步地,所述的开环力矩控制模式为,液压马达控制器控制1#液压马达和2#液压马达同步运行,实现1#液压马达和2#液压马达输出力矩的开环控制。
进一步地,所述的匀转速设定值Ⅰ和匀转速设定值Ⅲ相等或者不相等。
进一步地,所述的转速设定值Ⅱ和转速设定值Ⅳ相等或者不相等。
本发明的水空跨越飞行器模型出入水控制方法通过控制液压马达的旋转方向,实现飞行器模型沿出入水轨道从空气进入水中或从水中进入空气。通过液压马达闭环转角控制,实现飞行器模型在出入水轨道上的准确定位。通过闭环控制液压马达转速,使之按照设定转速运行,实现飞行器模型的匀速入水或匀速出水。在飞行器模型跨越水面前后,通过将液压马达从闭环转速控制模式切换为开环力矩控制模式,并使液压马达输出零力矩,实现飞行器模型的自由入水或自由出水。
简而言之,本发明水空跨越飞行器模型出入水控制方法,基于已构建的飞行器模型出入水装置,通过液压马达的转角、转速、旋转方向控制以及不同控制模式的切换,牵引带动水空跨越飞行器模型沿出入水轨道实现可控发射与回收,完成水空跨越飞行器匀速入水、匀速出水、自由入水和自由出水过程的模拟,为水空跨越飞行器研制提供技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,以下将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单介绍。以下描述中的附图仅是本发明的实施例,对于本领域技术人员而言,可以根据这些附图所示实施例得到其他实施例及其附图。
图1为本发明的水空跨越飞行器模型出入水控制方法使用的飞行器模型出入水装置示意图;
图2为本发明的水空跨越飞行器模型出入水控制方法的流程图。
图中,1.水槽轨道;2.水槽轨道车;3.出入水轨道;4.前导向车;5.固定支杆;6.主动轮;7.从动轮;8.同步带;9.模型车;10.支撑铰点;11.液压油源系统;12.伺服油缸;13.1#液压马达;14.2#液压马达;15.伺服油缸进/回油管路;16.1#液压马达进/回油管路;17.2#液压马达进/回油管路;18.逻辑运动控制器;19.液压马达控制器;20.1#液压马达编码器;21.2#液压马达编码器;22.伺服油缸控制/反馈电缆;23.专用总线电缆;24.1#液压马达控制/反馈电缆;25.2#液压马达控制/反馈电缆;26.1#液压马达编码器反馈电缆;27.2#液压马达编码器反馈电缆;28.1#液压马达编码器分路反馈电缆;29.油源控制/反馈电缆。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的一个实施例进行清楚、完整地描述。显然,所描述实施例仅是本发明的一个实施例,而不是全部实施例,本领域技术人员基于本发明,可获得更多实施例。
实施例1
本发明的水空跨越飞行器模型出入水控制方法基于如图1所示的专用的飞行器模型出入水装置;所述的飞行器模型出入水装置的水槽轨道1固定在试验水槽两侧池壁顶部;水槽轨道车2、前导向车4在水槽轨道1上水平移动,到位后固定锁紧在水槽轨道1上;出入水轨道3的中段设置有若干个支撑铰点10,每个试验工况有一个支撑铰点10与水槽轨道车2的首部相连;伺服油缸12的伸出侧端部通过铰点与出入水轨道3尾部相连;固定支杆5的一端固定安装在出入水轨道3靠近下端的位置上,固定支杆5的另一端装卡在前导向车4的竖直轨道内滑动;出入水轨道3上端安装主动轮6,下端安装从动轮7;同步带8张紧在主动轮6和从动轮7上,同步带8与带轮之间齿啮合;模型车9固定安装在同步带8上,飞行器模型固定安装在模型车9上;1#液压马达13、2#液压马达14同轴安装在出入水轨道3上端的主动轮6两侧;液压油源系统11分别通过伺服油缸进/回油管路15、1#液压马达进/回油管路16、2#液压马达进/回油管路17与伺服油缸12、1#液压马达13、2#液压马达14相连;逻辑运动控制器18通过伺服油缸控制/反馈电缆22与伺服油缸12相连,通过专用总线电缆23与液压马达控制器19相连;液压马达控制器19分别通过1#液压马达控制/反馈电缆24、2#液压马达控制/反馈电缆25、1#液压马达编码器反馈电缆26、2#液压马达编码器反馈电缆27与1#液压马达13、2#液压马达14、1#液压马达编码器20、2#液压马达编码器21相连;逻辑运动控制器18通过1#液压马达编码器分路反馈电缆28与1#液压马达编码器20相连,通过油源控制/反馈电缆29与液压油源系统11相连;伺服油缸12驱动出入水轨道3绕支撑铰点10转动,实现出入水轨道3的变角度运动;1#液压马达13、2#液压马达14同步、变速驱动主动轮6,从动轮7随动,拖动同步带8携模型车9运动,实现飞行器模型沿出入水轨道3单侧变速运动;逻辑运动控制器18、液压马达控制器19配合实现对液压油源系统11、伺服油缸12、1#液压马达13和2#液压马达14的运行控制,并监测液压油源系统11、伺服油缸12、1#液压马达13和2#液压马达14的运行状态和信息;
如图2所示,所述的水空跨越飞行器模型出入水控制方法,包括以下步骤:
S100.选择出入水轨道3的支撑铰点10,确定出入水轨道3的角度;
根据试验工况要求,选择出入水轨道3的支撑铰点10,控制伺服油缸12作伸出/缩回运动,实现出入水轨道3角度预置和精确定位,同时确保出入水轨道3在水面上下的长度基本相等;
S200.锁紧水槽轨道车2和前导向车4;
将水槽轨道车2、前导向车4固定锁紧在水槽轨道1上;
S300.在模型车9上安装飞行器模型并完成飞行器模型姿态预置;
S400.模型车9运动至出入水轨道3的最上端;
液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,将模型车9运动至出入水轨道3的最上端;
S500.选择飞行器模型的试验工况;
考察飞行器模型姿态,如果飞行器模型头部朝向主动轮6,则执行步骤S600,如果飞行器模型头部朝向从动轮7,则执行步骤S700;
S600.选择飞行器模型的出水试验控制方法;
如果飞行器模型进行匀速出水试验,则执行步骤S800,如果飞行器模型进行自由出水试验,则执行步骤S900;
S700.选择飞行器模型的入水试验控制方法;
如果飞行器模型进行匀速入水试验,则执行步骤S1000,如果飞行器模型进行自由入水试验,则执行步骤S1100;
S800.飞行器模型匀速出水;
S810.将液压马达控制器19置于闭环转角控制模式;
S811.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,将模型车9从出入水轨道3的最上端移动至最下端;
S812.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,将模型车9从出入水轨道3的最下端向水面方向低速移动,通过1#液压马达13的1#液压马达编码器20精确记录飞行器模型尾部恰好完全出水时1#液压马达13的位置;
S813.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,使模型车9回到出入水轨道3的最下端;
S820.将液压马达控制器19从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S821.根据试验工况的飞行器模型匀速出水速度设定值,逻辑运动控制器18计算1#液压马达13和2#液压马达14对应的匀转速设定值Ⅰ并向液压马达控制器19发送匀转速设定值Ⅰ的转速控制指令信号;
S830.液压马达控制器19接收到匀转速设定值Ⅰ的转速控制指令信号后,生成第一个转速指令曲线,公式如下:
a
式a中,为第一个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅰ,即第Ⅰ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第一个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达13和2#液压马达14以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近匀转速设定值Ⅰ时,1#液压马达13和2#液压马达14的角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达13和2#液压马达14快速加速,同时降低转速过冲现象;
S840.液压马达控制器19按照第一个转速指令曲线控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,从静止开始反转加速运行直至达到匀转速设定值Ⅰ,模型车9带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部出水前达到飞行器模型匀速出水速度设定值并保持飞行器模型匀速出水速度设定值,直到飞行器模型尾部完全出水;
S850.逻辑运动控制器18通过1#液压马达13的1#液压马达编码器20检测到飞行器模型尾部完全出水后,逻辑运动控制器18向液压马达控制器19发送零转速控制指令信号;
b
式b中,为第二个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅰ,即第Ⅰ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第二个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达13和2#液压马达14以角加速度设定值从匀转速设定值Ⅰ快速减速,在接近零转速时,1#液压马达13和2#液压马达14的角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达13和2#液压马达14的快速减速,同时降低转速过冲现象;
S870.液压马达控制器19按照第二个转速指令曲线控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,反转减速运行直至转速降为零,模型车9带动飞行器模型从匀速开始减速,在模型车9到达出入水轨道3上端之前,模型车9停止运动;
S880.将液压马达控制器19从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式;
S890.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,使模型车9回到出入水轨道3的最上端;
S900.飞行器模型自由出水;
S910.将液压马达控制器19置于闭环转角控制模式;
S911.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,将模型车9从出入水轨道3的最上端移动至最下端;
S912.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,将模型车9从出入水轨道3的最下端向水面方向低速移动,通过1#液压马达13的1#液压马达编码器20精确记录飞行器模型尾部恰好完全出水时1#液压马达13的位置;
S913.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,使模型车9回到出入水轨道3的最下端;
S920.将液压马达控制器19从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S921.根据试验工况的飞行器模型自由出水速度设定值,逻辑运动控制器18计算1#液压马达13和2#液压马达14对应的转速设定值Ⅱ并向液压马达控制器19发送转速设定值Ⅱ的转速控制指令信号;
S930.液压马达控制器19接收到转速设定值Ⅱ的转速控制指令信号后,生成第三个转速指令曲线,公式如下:
c
式c中,3为第三个转速指令,是时间的函数;为转速设定值Ⅱ,即第Ⅱ个转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第三个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达13和2#液压马达14以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近转速设定值Ⅱ时,1#液压马达13和2#液压马达14角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达13和2#液压马达14快速加速,同时降低转速过冲现象;
S940.液压马达控制器19按照第三个转速指令曲线控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,从静止开始反转加速运行直至达到转速设定值Ⅱ,模型车9带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部出水前达到飞行器模型自由出水速度设定值并保持飞行器模型自由出水速度设定值,直到飞行器模型头部距水面还有0.5米距离;
S950.逻辑运动控制器18通过1#液压马达编码器20检测到飞行器模型头部距离水面还有0.5米时,逻辑运动控制器18向液压马达控制器19发送开环力矩控制模式指令,并同时发送零力矩控制指令信号;
S960.液压马达控制器19接收到开环力矩控制模式指令和零力矩控制指令信号后,从闭环转速控制模式切换为开环力矩控制模式,生成第一个力矩指令曲线,第一个力矩指令曲线为常值零,不随时间改变,1#液压马达13和2#液压马达14以最大能力快速减小输出力矩;
液压马达控制器19同步控制1#液压马达13和2#液压马达14逐渐卸载,使1#液压马达13和2#液压马达14的输出力矩在飞行器模型头部出水之前变为零并保持,直至飞行器模型尾部完全出水;
S970.逻辑运动控制器18通过1#液压马达编码器20检测到飞行器模型尾部完全出水后,向液压马达控制器19发送闭环转速控制模式指令,并同时发送零转速控制指令信号;
S980.液压马达控制器19接收到闭环转速控制模式指令和零转速控制指令信号后,将液压马达控制器19从开环力矩控制模式切换为闭环转速控制模式,生成第四个转速指令曲线,第四个转速指令曲线为常值零,不随时间改变,1#液压马达13和2#液压马达14以最大能力快速减小输出转速;
液压马达控制器19同步控制1#液压马达13和2#液压马达14反转减速运行直至转速降为零,带动飞行器模型减速,在模型车9到达出入水轨道3的最上端之前停止;
S990.将液压马达控制器19从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式,液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,使模型车9回到出入水轨道3的最上端;
S1000.飞行器模型匀速入水;
S1010.将液压马达控制器19置于闭环转角控制模式;
S1011.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,将模型车9从出入水轨道3的最上端向水面方向低速移动,通过1#液压马达13的1#液压马达编码器20精确记录飞行器模型尾部恰好完全入水时1#液压马达13的位置;
S1012.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,使模型车9回到出入水轨道3的最上端;
S1020.将液压马达控制器19从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S1021.根据试验工况的飞行器模型匀速入水速度设定值,逻辑运动控制器18计算1#液压马达13和2#液压马达14对应的匀转速设定值Ⅲ,并向液压马达控制器19发送匀转速设定值Ⅲ的转速控制指令信号;
S1030.液压马达控制器19接收到匀转速设定值Ⅲ的转速控制指令信号后,生成第五个转速指令曲线,公式如下:
d
式d中,为第五个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅲ,即第Ⅲ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第五个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达13和2#液压马达14以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近匀转速设定值Ⅲ时,1#液压马达13和2#液压马达14角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达13和2#液压马达14快速加速,同时降低转速过冲现象;
S1040.液压马达控制器19按照第五个转速指令曲线控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,从静止开始正转加速运行直至达匀转速设定值Ⅲ,模型车9带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部入水前达到飞行器模型匀速入水速度设定值并保持飞行器模型匀速入水速度设定值,直到飞行器模型尾部完全入水;
S1050.逻辑运动控制器18通过1#液压马达13的1#液压马达编码器20检测到飞行器模型尾部完全入水后,逻辑运动控制器18向液压马达控制器19发送零转速控制指令信号;
S1060.液压马达控制器19接收到零转速控制指令信号后,生成第六个转速指令曲线,公式如下:
e
式e中,为第六个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅲ,即第Ⅲ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第六个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达13和2#液压马达14以角加速度设定值从匀转速设定值Ⅲ速快速减速,在接近零转速时,1#液压马达13和2#液压马达14角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达13和2#液压马达14的快速减速,同时降低转速过冲现象;
S1070.液压马达控制器19按照第六个转速指令曲线控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,正转减速运行直至转速降为零,模型车9带动飞行器模型从匀速开始减速,在模型车9到达出入水轨道3的最下端之前,模型车9停止运动;
S1080.将液压马达控制器19从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式;
S1090.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,使模型车9回到出入水轨道3的最上端;
S1100.飞行器模型自由入水;
S1110.将液压马达控制器19置于闭环转角控制模式;
S1111.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,将模型车9从出入水轨道3的最上端向水面方向低速移动,通过1#液压马达13的1#液压马达编码器20精确记录飞行器模型尾部恰好完全入水时1#液压马达13的位置;
S1112.液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,使模型车9回到出入水轨道3的最上端;
S1120.将液压马达控制器19从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S1121.根据试验工况的飞行器模型自由入水速度设定值,逻辑运动控制器18计算1#液压马达13和2#液压马达14对应的转速设定值Ⅳ,并向液压马达控制器19发送转速设定值Ⅳ的转速控制指令信号;
S1130.液压马达控制器19接收到转速设定值Ⅳ的转速控制指令信号后,生成第七个转速指令曲线,公式如下:
f
式f中,为第七个转速指令,是时间的函数;为转速设定值Ⅳ,第Ⅳ个转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达13和2#液压马达14所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第七个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达13和2#液压马达14以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近转速设定值Ⅳ时,1#液压马达13和2#液压马达14角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达13和2#液压马达14快速加速,同时降低转速过冲现象;
S1140.液压马达控制器19按照第七个转速指令曲线控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,从静止开始正转加速运行直至达到转速设定值Ⅳ,模型车9带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部入水前达到飞行器模型自由入水速度设定值并保持飞行器模型自由入水速度设定值,直到飞行器模型头部距水面还有0.5米距离;
S1150.逻辑运动控制器18通过1#液压马达编码器20检测到飞行器模型头部距离水面还有0.5米时,逻辑运动控制器18向液压马达控制器19发送开环力矩控制模式指令,并同时发送零力矩控制指令信号;
S1160.液压马达控制器19接收到开环力矩控制模式指令和零力矩控制指令信号后,从闭环转速控制模式切换为开环力矩控制模式,生成第二个力矩指令曲线,第二个力矩指令曲线也为常值零,不随时间改变,1#液压马达13和2#液压马达14以最大能力快速减小输出力矩;
液压马达控制器19同步控制1#液压马达13和2#液压马达14逐渐卸载,使1#液压马达13和2#液压马达14的输出力矩在飞行器模型头部入水之前变为零并保持,直至飞行器模型尾部完全入水;
S1170.逻辑运动控制器18通过1#液压马达编码器20检测到飞行器模型尾部完全入水后,向液压马达控制器19发送闭环转速控制模式指令,并同时发送零转速控制指令信号;
S1180.液压马达控制器19接收到闭环转速控制模式指令和零转速控制指令信号后,将液压马达控制器19从开环力矩控制模式切换为闭环转速控制模式,生成第八个转速指令曲线,第八个转速指令曲线也为常值零,不随时间改变,1#液压马达13和2#液压马达14以最大能力快速减小输出转速;
液压马达控制器19同步控制1#液压马达13和2#液压马达14正转减速运行直至转速降为零,带动飞行器模型减速,在模型车9到达出入水轨道3的最下端之前停止;
S1190.将液压马达控制器19从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式,液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,使模型车9回到出入水轨道3的最上端;
S1200.选择是否结束试验,若选择否,回到步骤S1300,若选择是,则试验结束;
S1300.选择是否改变出入水轨道3的角度,若选择否,回到步骤S300,若选择是,则回到步骤S100。
进一步地,所述的闭环转角控制模式为,液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,实现1#液压马达13和2#液压马达14输出转角的闭环控制。
进一步地,所述的闭环转速控制模式为,液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,实现1#液压马达13和2#液压马达14输出转速的闭环控制。
进一步地,所述的开环力矩控制模式为,液压马达控制器19控制1#液压马达13和2#液压马达14同步运行,实现1#液压马达13和2#液压马达14输出力矩的开环控制。
进一步地,所述的匀转速设定值Ⅰ和匀转速设定值Ⅲ相等或者不相等。
进一步地,所述的转速设定值Ⅱ和转速设定值Ⅳ相等或者不相等。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (6)
1.一种水空跨越飞行器模型出入水控制方法,其特征在于,所述的控制方法基于专用的飞行器模型出入水装置;所述的飞行器模型出入水装置的水槽轨道(1)固定在试验水槽两侧池壁顶部;水槽轨道车(2)、前导向车(4)在水槽轨道(1)上水平移动,到位后固定锁紧在水槽轨道(1)上;出入水轨道(3)的中段设置有若干个支撑铰点(10),每个试验工况有一个支撑铰点(10)与水槽轨道车(2)的首部相连;伺服油缸(12)的伸出侧端部通过铰点与出入水轨道(3)尾部相连;固定支杆(5)的一端固定安装在出入水轨道(3)靠近下端的位置上,固定支杆(5)的另一端装卡在前导向车(4)的竖直轨道内滑动;出入水轨道(3)上端安装主动轮(6),下端安装从动轮(7);同步带(8)张紧在主动轮(6)和从动轮(7)上,同步带(8)与带轮之间齿啮合;模型车(9)固定安装在同步带(8)上,飞行器模型固定安装在模型车(9)上;1#液压马达(13)、2#液压马达(14)同轴安装在出入水轨道(3)上端的主动轮(6)两侧;液压油源系统(11)分别通过伺服油缸进/回油管路(15)、1#液压马达进/回油管路(16)、2#液压马达进/回油管路(17)与伺服油缸(12)、1#液压马达(13)、2#液压马达(14)相连;逻辑运动控制器(18)通过伺服油缸控制/反馈电缆(22)与伺服油缸(12)相连,通过专用总线电缆(23)与液压马达控制器(19)相连;液压马达控制器(19)分别通过1#液压马达控制/反馈电缆(24)、2#液压马达控制/反馈电缆(25)、1#液压马达编码器反馈电缆(26)、2#液压马达编码器反馈电缆(27)与1#液压马达(13)、2#液压马达(14)、1#液压马达编码器(20)、2#液压马达编码器(21)相连;逻辑运动控制器(18)通过1#液压马达编码器分路反馈电缆(28)与1#液压马达编码器(20)相连,通过油源控制/反馈电缆(29)与液压油源系统(11)相连;伺服油缸(12)驱动出入水轨道(3)绕支撑铰点(10)转动,实现出入水轨道(3)的变角度运动;1#液压马达(13)、2#液压马达(14)同步、变速驱动主动轮(6),从动轮(7)随动,拖动同步带(8)携模型车(9)运动,实现飞行器模型沿出入水轨道(3)单侧变速运动;逻辑运动控制器(18)、液压马达控制器(19)配合实现对液压油源系统(11)、伺服油缸(12)、1#液压马达(13)和2#液压马达(14)的运行控制,并监测液压油源系统(11)、伺服油缸(12)、1#液压马达(13)和2#液压马达(14)的运行状态和信息;
所述的水空跨越飞行器模型出入水控制方法,包括以下步骤:
S100.选择出入水轨道(3)的支撑铰点(10),确定出入水轨道(3)的角度;
根据试验工况要求,选择出入水轨道(3)的支撑铰点(10),控制伺服油缸(12)作伸出/缩回运动,实现出入水轨道(3)角度预置和精确定位,同时确保出入水轨道(3)在水面上下的长度基本相等;
S200.锁紧水槽轨道车(2)和前导向车(4);
将水槽轨道车(2)、前导向车(4)固定锁紧在水槽轨道(1)上;
S300.在模型车(9)上安装飞行器模型并完成飞行器模型姿态预置;
S400.模型车(9)运动至出入水轨道(3)的最上端;
液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,将模型车(9)运动至出入水轨道(3)的最上端;
S500.选择飞行器模型的试验工况;
考察飞行器模型姿态,如果飞行器模型头部朝向主动轮(6),则执行步骤S600,如果飞行器模型头部朝向从动轮(7),则执行步骤S700;
S600.选择飞行器模型的出水试验控制方法;
如果飞行器模型进行匀速出水试验,则执行步骤S800,如果飞行器模型进行自由出水试验,则执行步骤S900;
S700.选择飞行器模型的入水试验控制方法;
如果飞行器模型进行匀速入水试验,则执行步骤S1000,如果飞行器模型进行自由入水试验,则执行步骤S1100;
S800.飞行器模型匀速出水;
S810.将液压马达控制器(19)置于闭环转角控制模式;
S811.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,将模型车(9)从出入水轨道(3)的最上端移动至最下端;
S812.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,将模型车(9)从出入水轨道(3)的最下端向水面方向低速移动,通过1#液压马达(13)的1#液压马达编码器(20)精确记录飞行器模型尾部恰好完全出水时1#液压马达(13)的位置;
S813.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,使模型车(9)回到出入水轨道(3)的最下端;
S820.将液压马达控制器(19)从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S821.根据试验工况的飞行器模型匀速出水速度设定值,逻辑运动控制器(18)计算1#液压马达(13)和2#液压马达(14)对应的匀转速设定值Ⅰ并向液压马达控制器(19)发送匀转速设定值Ⅰ的转速控制指令信号;
S830.液压马达控制器(19)接收到匀转速设定值Ⅰ的转速控制指令信号后,生成第一个转速指令曲线,公式如下:
(a)
式(a)中,为第一个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅰ,即第Ⅰ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第一个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近匀转速设定值Ⅰ时,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)的角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达(13)和2#液压马达(14)快速加速,同时降低转速过冲现象;
S840.液压马达控制器(19)按照第一个转速指令曲线控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,从静止开始反转加速运行直至达到匀转速设定值Ⅰ,模型车(9)带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部出水前达到飞行器模型匀速出水速度设定值并保持飞行器模型匀速出水速度设定值,直到飞行器模型尾部完全出水;
S850.逻辑运动控制器(18)通过1#液压马达(13)的1#液压马达编码器(20)检测到飞行器模型尾部完全出水后,逻辑运动控制器(18)向液压马达控制器(19)发送零转速控制指令信号;
(b)
式(b)中,为第二个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅰ,即第Ⅰ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第二个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)以角加速度设定值从匀转速设定值Ⅰ快速减速,在接近零转速时,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)的角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达(13)和2#液压马达(14)的快速减速,同时降低转速过冲现象;
S870.液压马达控制器(19)按照第二个转速指令曲线控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,反转减速运行直至转速降为零,模型车(9)带动飞行器模型从匀速开始减速,在模型车(9)到达出入水轨道(3)上端之前,模型车(9)停止运动;
S880.将液压马达控制器(19)从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式;
S890.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,使模型车(9)回到出入水轨道(3)的最上端;
S900.飞行器模型自由出水;
S910.将液压马达控制器(19)置于闭环转角控制模式;
S911.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,将模型车(9)从出入水轨道(3)的最上端移动至最下端;
S912.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,将模型车(9)从出入水轨道(3)的最下端向水面方向低速移动,通过1#液压马达(13)的1#液压马达编码器(20)精确记录飞行器模型尾部恰好完全出水时1#液压马达(13)的位置;
S913.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,使模型车(9)回到出入水轨道(3)的最下端;
S920.将液压马达控制器(19)从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S921.根据试验工况的飞行器模型自由出水速度设定值,逻辑运动控制器(18)计算1#液压马达(13)和2#液压马达(14)对应的转速设定值Ⅱ并向液压马达控制器(19)发送转速设定值Ⅱ的转速控制指令信号;
S930.液压马达控制器(19)接收到转速设定值Ⅱ的转速控制指令信号后,生成第三个转速指令曲线,公式如下:
(c)
式(c)中,3为第三个转速指令,是时间的函数;为转速设定值Ⅱ,即第Ⅱ个转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第三个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近转速设定值Ⅱ时,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达(13)和2#液压马达(14)快速加速,同时降低转速过冲现象;
S940.液压马达控制器(19)按照第三个转速指令曲线控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,从静止开始反转加速运行直至达到转速设定值Ⅱ,模型车(9)带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部出水前达到飞行器模型自由出水速度设定值并保持飞行器模型自由出水速度设定值,直到飞行器模型头部距水面还有0.5米距离;
S950.逻辑运动控制器(18)通过1#液压马达编码器(20)检测到飞行器模型头部距离水面还有0.5米时,逻辑运动控制器(18)向液压马达控制器(19)发送开环力矩控制模式指令,并同时发送零力矩控制指令信号;
S960.液压马达控制器(19)接收到开环力矩控制模式指令和零力矩控制指令信号后,从闭环转速控制模式切换为开环力矩控制模式,生成第一个力矩指令曲线,第一个力矩指令曲线为常值零,不随时间改变,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)以最大能力快速减小输出力矩;
液压马达控制器(19)同步控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)逐渐卸载,使1#液压马达(13)和2#液压马达(14)的输出力矩在飞行器模型头部出水之前变为零并保持,直至飞行器模型尾部完全出水;
S970.逻辑运动控制器(18)通过1#液压马达编码器(20)检测到飞行器模型尾部完全出水后,向液压马达控制器(19)发送闭环转速控制模式指令,并同时发送零转速控制指令信号;
S980.液压马达控制器(19)接收到闭环转速控制模式指令和零转速控制指令信号后,将液压马达控制器(19)从开环力矩控制模式切换为闭环转速控制模式,生成第四个转速指令曲线,第四个转速指令曲线为常值零,不随时间改变,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)以最大能力快速减小输出转速;
液压马达控制器(19)同步控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)反转减速运行直至转速降为零,带动飞行器模型减速,在模型车(9)到达出入水轨道(3)的最上端之前停止;
S990.将液压马达控制器(19)从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式,液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,使模型车(9)回到出入水轨道(3)的最上端;
S1000.飞行器模型匀速入水;
S1010.将液压马达控制器(19)置于闭环转角控制模式;
S1011.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,将模型车(9)从出入水轨道(3)的最上端向水面方向低速移动,通过1#液压马达(13)的1#液压马达编码器(20)精确记录飞行器模型尾部恰好完全入水时1#液压马达(13)的位置;
S1012.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,使模型车(9)回到出入水轨道(3)的最上端;
S1020.将液压马达控制器(19)从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S1021.根据试验工况的飞行器模型匀速入水速度设定值,逻辑运动控制器(18)计算1#液压马达(13)和2#液压马达(14)对应的匀转速设定值Ⅲ,并向液压马达控制器(19)发送匀转速设定值Ⅲ的转速控制指令信号;
S1030.液压马达控制器(19)接收到匀转速设定值Ⅲ的转速控制指令信号后,生成第五个转速指令曲线,公式如下:
(d)
式(d)中,为第五个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅲ,即第Ⅲ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第五个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近匀转速设定值Ⅲ时,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达(13)和2#液压马达(14)快速加速,同时降低转速过冲现象;
S1040.液压马达控制器(19)按照第五个转速指令曲线控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,从静止开始正转加速运行直至达匀转速设定值Ⅲ,模型车(9)带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部入水前达到飞行器模型匀速入水速度设定值并保持飞行器模型匀速入水速度设定值,直到飞行器模型尾部完全入水;
S1050.逻辑运动控制器(18)通过1#液压马达(13)的1#液压马达编码器(20)检测到飞行器模型尾部完全入水后,逻辑运动控制器(18)向液压马达控制器(19)发送零转速控制指令信号;
S1060.液压马达控制器(19)接收到零转速控制指令信号后,生成第六个转速指令曲线,公式如下:
(e)
式(e)中,为第六个转速指令,是时间的函数;为匀转速设定值Ⅲ,即第Ⅲ个匀转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第六个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)以角加速度设定值从匀转速设定值Ⅲ速快速减速,在接近零转速时,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达(13)和2#液压马达(14)的快速减速,同时降低转速过冲现象;
S1070.液压马达控制器(19)按照第六个转速指令曲线控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,正转减速运行直至转速降为零,模型车(9)带动飞行器模型从匀速开始减速,在模型车(9)到达出入水轨道(3)的最下端之前,模型车(9)停止运动;
S1080.将液压马达控制器(19)从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式;
S1090.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,使模型车(9)回到出入水轨道(3)的最上端;
S1100.飞行器模型自由入水;
S1110.将液压马达控制器(19)置于闭环转角控制模式;
S1111.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,将模型车(9)从出入水轨道(3)的最上端向水面方向低速移动,通过1#液压马达(13)的1#液压马达编码器(20)精确记录飞行器模型尾部恰好完全入水时1#液压马达(13)的位置;
S1112.液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,使模型车(9)回到出入水轨道(3)的最上端;
S1120.将液压马达控制器(19)从闭环转角控制模式切换为闭环转速控制模式;
S1121.根据试验工况的飞行器模型自由入水速度设定值,逻辑运动控制器(18)计算1#液压马达(13)和2#液压马达(14)对应的转速设定值Ⅳ,并向液压马达控制器(19)发送转速设定值Ⅳ的转速控制指令信号;
S1130.液压马达控制器(19)接收到转速设定值Ⅳ的转速控制指令信号后,生成第七个转速指令曲线,公式如下:
(f)
式(f)中,为第七个转速指令,是时间的函数;为转速设定值Ⅳ,第Ⅳ个转速设定值为,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大工作转速;为角加速度设定值,常值,,小于等于1#液压马达(13)和2#液压马达(14)所允许的最大角加速度;为比例因子,常值,;
在第七个转速指令曲线的初始阶段,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)以角加速度设定值从零转速快速加速,在接近转速设定值Ⅳ时,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)角加速度设定值以直线形式降为零,实现1#液压马达(13)和2#液压马达(14)快速加速,同时降低转速过冲现象;
S1140.液压马达控制器(19)按照第七个转速指令曲线控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,从静止开始正转加速运行直至达到转速设定值Ⅳ,模型车(9)带动飞行器模型从静止开始向水面方向加速运行,在飞行器模型头部入水前达到飞行器模型自由入水速度设定值并保持飞行器模型自由入水速度设定值,直到飞行器模型头部距水面还有0.5米距离;
S1150.逻辑运动控制器(18)通过1#液压马达编码器(20)检测到飞行器模型头部距离水面还有0.5米时,逻辑运动控制器(18)向液压马达控制器(19)发送开环力矩控制模式指令,并同时发送零力矩控制指令信号;
S1160.液压马达控制器(19)接收到开环力矩控制模式指令和零力矩控制指令信号后,从闭环转速控制模式切换为开环力矩控制模式,生成第二个力矩指令曲线,第二个力矩指令曲线也为常值零,不随时间改变,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)以最大能力快速减小输出力矩;
液压马达控制器(19)同步控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)逐渐卸载,使1#液压马达(13)和2#液压马达(14)的输出力矩在飞行器模型头部入水之前变为零并保持,直至飞行器模型尾部完全入水;
S1170.逻辑运动控制器(18)通过1#液压马达编码器(20)检测到飞行器模型尾部完全入水后,向液压马达控制器(19)发送闭环转速控制模式指令,并同时发送零转速控制指令信号;
S1180.液压马达控制器(19)接收到闭环转速控制模式指令和零转速控制指令信号后,将液压马达控制器(19)从开环力矩控制模式切换为闭环转速控制模式,生成第八个转速指令曲线,第八个转速指令曲线也为常值零,不随时间改变,1#液压马达(13)和2#液压马达(14)以最大能力快速减小输出转速;
液压马达控制器(19)同步控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)正转减速运行直至转速降为零,带动飞行器模型减速,在模型车(9)到达出入水轨道(3)的最下端之前停止;
S1190.将液压马达控制器(19)从闭环转速控制模式切换为闭环转角控制模式,液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,使模型车(9)回到出入水轨道(3)的最上端;
S1200.选择是否结束试验,若选择否,回到步骤S1300,若选择是,则试验结束;
S1300.选择是否改变出入水轨道(3)的角度,若选择否,回到步骤S300,若选择是,则回到步骤S100。
2.根据权利要求1所述的水空跨越飞行器模型出入水控制方法,其特征在于,所述的闭环转角控制模式为,液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,实现1#液压马达(13)和2#液压马达(14)输出转角的闭环控制。
3.根据权利要求1所述的水空跨越飞行器模型出入水控制方法,其特征在于,所述的闭环转速控制模式为,液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,实现1#液压马达(13)和2#液压马达(14)输出转速的闭环控制。
4.根据权利要求1所述的水空跨越飞行器模型出入水控制方法,其特征在于,所述的开环力矩控制模式为,液压马达控制器(19)控制1#液压马达(13)和2#液压马达(14)同步运行,实现1#液压马达(13)和2#液压马达(14)输出力矩的开环控制。
5.根据权利要求1所述的水空跨越飞行器模型出入水控制方法,其特征在于,所述的匀转速设定值Ⅰ和匀转速设定值Ⅲ相等或者不相等。
6.根据权利要求1所述的水空跨越飞行器模型出入水控制方法,其特征在于,所述的转速设定值Ⅱ和转速设定值Ⅳ相等或者不相等。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108312795A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 中国船舶科学研究中心(中国船舶重工集团公司第七0二研究所) | 一种可实现空中-水下自主运动的两栖航行器和航行方法 |
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---|---|---|---|---|
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CN108613793A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-10-02 | 北京理工大学 | 一种结构体可旋转入水试验装置 |
CN113148083A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-23 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种多旋翼跨介质海洋环境探测平台及其探测方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
Research on Dynamic Model and Trajectory Optimization Method of Cross-medium Aircraft in Process of Water-Entry;Jiapeng Cui,等;《2019 IEEE International Conference on Artificial Intelligence and Computer Applications (ICAICA)》;20191017;全文 * |
仿生跨介质飞行器水气动布局融合设计及出水特性分析;贺永圣;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技II辑》;20220115(第1期);全文 * |
基于翠鸟入水策略的跨介质飞行器构型仿生设计及入水性能研究;吴正阳;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)》;20220115(第1期);全文 * |
跨介质飞行器关键技术及飞行动力学研究趋势分析;唐胜景,等;《飞航导弹》;20211231(第6期);全文 * |
跨介质飞行器触水滑跳运动特性数值模拟;田北晨,等;《兵工学报》;20211227;全文 * |
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